Alüminium oksid

Alüminium oksid
Ümumi
Sistematik adı	Alüminium oksid
Kimyəvi formulu	Al₂O₃[1]
Molyar kütlə	101.960 q/mol
Fiziki xassələri
Sıxlıq	3.987 q/sm³
Termik xüsusiyyətlər
Ərimə nöqtəsi	2,072 °C (3,762 °F; 2,345 K)[3] °S
Qaynama nöqtəsi	2,977 °C (5,391 °F; 3,250 K)[4] °S
Buxarın təzyiqi	0 ± 1 mm Hg[2]
Təsnifatı
CAS-da qeyd. nöm.	1344-28-1
PubChem	9989226
RTECS	BD1200000
ChEBI	30187
ChemSpider	8164808

Alüminium oksid, Al₂ O₃ — alüminium və oksigenin kimyəvi birləşməsidir. Bir neçə alüminium oksid arasında ən çox rast gəlinən alüminium (III) oksid təyin edilmişdir. Ümumiyyətlə, alümina adlanır və ayrıca müəyyən forma və ya tətbiqlərə görə aloksid, aloksit və ya alundum da adlandırıla bilər. Təbii olaraq kristal polimorf fazasında α-Al₂O₃ mineral korund kimi meydana gəlir ki, bu da qiymətli daşlar yaqut və safirdir. Al₂O₃, sərtliyi sayəsində aşındırıcı və yüksək ərimə nöqtəsi sayəsində odadavamlı bir material olaraq alüminium metalının istehsalında əhəmiyyətlidir.

Təbiətdə

Korund alüminium oksidin ən çox yayılmış təbii olaraq meydana gələn kristalformasıdır. Yaqut və sapfir korundun qiymətli keyfiyyətli formalarıdır. Yaqutlara xarakterik tünd qırmızı rəng və lazer keyfiyyəti xrom izləri ilə verilir. Safirlər dəmir və titan kimi fərqli rənglərdə olur. Son dərəcə nadir bir δ forması, deltalumit mineralı kimi meydana gəlir.

Xassələri

Toz şəklində alüminium oksidi

Al₂O₃ elektrik izolyatorudur, lakin keramika materialı kimi nisbətən yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir. Alüminium oksid suda həll olmur. Korund və ya α-alüminium oksid adlanan ən çox meydana gələn kristal şəklində, sərtliyi aşındırıcı və kəsici alətlərdə bir komponent kimi istifadə üçün əlverişlidir.

Alüminium oksid metal alüminiumun hava şəraitinə qarşı müqavimətinin məhsuludur. Alüminium metalı atmosfer oksigeni ilə çox reaktivdir və yüzlərlə pikosaniyədə məruz qalmış alüminium səthində alüminium oksidin (4 nm qalınlığında) nazik bir pasivasiya təbəqəsi əmələ gəlir. Bu təbəqə metalı qoruyur. Bu oksid təbəqəsinin qalınlığı və xüsusiyyətləri anodlaşdırma adlı bir proses istifadə edilərək artırıla bilər. Alüminium oksid 1988-ci ildə ABŞ Ətraf Mühitin Mühafizəsi Agentliyinin kimyəvi maddələr siyahısından çıxarıldı. Alüminium oksid, lifli bir formada olduğu halda, Zəhərli Maddələrin Sərbəst Buraxılması siyahısında yer alır.

Amfoter təbiət

Alüminium oksid amfoter maddədir, yəni florid turşusu və natrium hidroksid kimi həm turşularla, həm də əsaslarla reaksiyaya daxil ola bilər, bir əsas kimi turşu ilə və bir turşu kimi əsaslareaksiyaya daxil olur, digərini neytrallaşdırır və bir duz istehsal edir.

Al₂O₃ + 6 HF → 2 AlF₃ + 3 H₂O

Al₂O₃ + 2 NaOH + 3 H₂O → 2 NaAl(OH)₄ (natrium aluminat)

Quruluşu

Brazilyadan korund, təxminən ölçüsü 2×3 cm. Kristal alüminium oksidin ən geniş yayılmış forması, termodinamik cəhətdən sabit forma olan korund kimi tanınır. Alüminium oksid, kubik və η fazaları, monoklinik θ fazası, altıbucaqlı χ fazası, ortorombik κ fazası və tetraqonal və ya ortorombik ola bilən δ fazası da daxil olmaqla, digər metastabil fazalarda mövcuddur. Hər birinin bənzərsiz bir kristal quruluşu və xüsusiyyətləri var. Kubik γ-Al₂O₃ mühüm texniki tətbiqlərə malikdir.

Ərimə temperaturuna yaxın əridilmiş alüminium oksidin təxminən 2/3-i tetrahedrdir və 1/3 hissəsində 5 koordinasiyalı, çox az (<5%) oktahedr Al-O mövcuddur. Oksigen atomlarının təxminən 80% -i üç və ya daha çox Al-O poliedrası arasında bölüşdürülür və çoxüzlü əlaqələrin əksəriyyəti küncdə paylaşılır, qalan 10–20% -i kənarda bölüşdürülür. Ərimə zamanı oktahedranın parçalanması nisbətən böyük həcm artımı (~ 20%) ilə müşayiət olunur, mayenin ərimə nöqtəsinə yaxın sıxlığı 2.93 q / sm3-dir. Əridilmiş alüminiumun quruluşu temperaturdan asılıdır və amorf alüminiumda olan yerli struktur tənzimləmələrinə yaxınlaşaraq tetrahedr AlO4 vahidləri hesabına soyuduqda 5 və 6 qat alüminiumun hissəsi artır.

İstehsalı

Alüminium hidroksid mineralları alüminiumun əsas filizi olan boksitin əsas tərkib hissəsidir. Boksitlərə lateritlərdə rast gəlinir. Boksit Bayer prosesi ilə təmizlənir:

Al₂O₃ + H₂O + NaOH → NaAl(OH)₄

Al(OH)₃ + NaOH → NaAl(OH)₄

SiO₂ xaricində, boksitin digər komponentləri əsasda həll olmur. Əsas qarışığın süzülməsindən sonra Fe2O3 çıxarılır. Soyudulduqda Al(OH)₃ çökür və silikatlar məhlulda qalır.

NaAl(OH)₄ → NaOH + Al(OH)₃

2 Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3 H₂O

Şüşə

Şüşələrin bir çoxunun tərkibində tərkib hissəsi kimi alüminium oksidi vardır. Alümosilikat şüşə tərkibində 5% ilə 10% arasında alüminium olan, çox istifadə olunan bir şüşə növüdür.

Kataliz

Alüminium oksid sənayedə faydalı olan müxtəlif reaksiyaları kataliz edir. Ən böyük miqyaslı tətbiqi isə alüminium oksidin hidrogen sulfid tullantı qazlarını neftayırma zavodlarında elementar kükürdə çevirmək üçün Claus prosesində katalizator kimi istifadə olunmasıdır. Spirtlərin alkenlərə susuzlaşdırılması üçün də faydalıdır.

Alüminium oksid, hidrokükürdsüzləşmə və bəzi Ziegler-Natta polimerləşmələrində istifadə edilən bir çox sənaye katalizatorları üçün katalizator dəstəyi rolunu oynayır.

Qaz təmizlənməsi

Alüminium oksid suyun qaz axınlarından təmizlənməsi üçün geniş istifadə olunur.

Həmçinin bax

• Alüminium hidroksid

Mənbə

• "Aluminum oxide_msds".
• Jump up to:a b Material Properties Data: Alumina (Aluminum Oxide) Archived 2010–04–01 at the Wayback Machine. Makeitfrom.com. Retrieved on 2013–04–17.
• Patnaik, P. (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
• Raymond C. Rowe; Paul J. Sheskey; Marian E. Quinn (2009). "Adipic acid". Handbook of Pharmaceutical Excipients. Pharmaceutical Press. pp. 11–12. ISBN 978-0-85369-792-3.
• Jump up to:a b Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. ISBN 978-0-618-94690-7.
• Jump up to:a b NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0021". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
• Jump up to:a b c d e "Alumina (Aluminium Oxide) – The Different Types of Commercially Available Grades". The A to Z of Materials. 3 may 2002. Archived from the original on 10 October 2007. Retrieved 27 October 2007.
• Elam, J. W. (October 2010). Atomic Layer Deposition Applications 6. The Electrochemical Society. ISBN 9781566778213.
• https://www.mindat.org/min-47933.html
• https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm
• Campbell, Timothy; Kalia, Rajiv; Nakano, Aiichiro; Vashishta, Priya; Ogata, Shuji; Rodgers, Stephen (1999). "Dynamics of Oxidation of Aluminium Nanoclusters using Variable Charge Molecular-Dynamics Simulations on Parallel Computers" (PDF). Physical Review Letters. 82 (24): 4866. Bibcode:1999PhRvL..82.4866C. doi:10.1103/PhysRevLett.82.4866. Archived (PDF) from the original on 2010–07–01.
• "EPCRA Section 313 Chemical List For Reporting Year 2006" (PDF). US EPA. Archived from the original (PDF) on 2008–05–22. Retrieved 2008–09–30.
• Jump up to:a b I. Levin; D. Brandon (1998). "Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequences". Journal of the American Ceramic Society. 81(8): 1995–2012. doi:10.1111/j.1151–2916.1998.tb02581.x.
• Jump up to:a b c Paglia, G. (2004). "Determination of the Structure of γ-Alumina using Empirical and First Principles Calculations Combined with Supporting Experiments" (free download). Curtin University of Technology, Perth. Retrieved 2009–05–05.
• Wiberg, E.; Holleman, A. F. (2001). Inorganic Chemistry. Elsevier. ISBN 978-0-12-352651-9.
• Jump up to:a b Skinner, L. B.; et al. (2013). "Joint diffraction and modeling approach to the structure of liquid alumina". Phys. Rev. B. 87 (2): 024201. Bibcode:2013PhRvB..87b4201S. doi:10.1103/PhysRevB.87.024201.
• Paradis, P.-F.; et al. (2004). "Non-Contact Thermophysical Property Measurements of Liquid and Undercooled Alumina". Jpn. J. Appl. Phys. 43 (4): 1496–1500. Bibcode:2004JaJAP..43.1496P. doi:10.1143/JJAP.43.1496.
• Shi, C; Alderman, O L G; Berman, D; Du, J; Neuefeind, J; Tamalonis, A; Weber, R; You, J; Benmore, C J (2019). "The structure of amorphous and deeply supercooled liquid alumina". Frontiers in Materials. 6 (38): 38. Bibcode:2019FrMat…6…38S. doi:10.3389/fmats.2019.00038.
• "Bauxite and Alumina Statistics and Information". USGS. Archived from the original on 6 may 2009. Retrieved 2009–05–05.
• Akers, Michael J. (2016–04–19). Sterile Drug Products: Formulation, Packaging, Manufacturing and Quality. CRC Press. ISBN 9781420020564.
• Hudson, L. Keith; Misra, Chanakya; Perrotta, Anthony J.; Wefers, Karl and Williams, F. S. (2002) "Aluminum Oxide" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a01_557.
• Mallick, P. K. (2008). Fiber-reinforced composites materials, manufacturing, and design (3rd ed., [expanded and rev. ed.] ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. pp. Ch.2.1.7. ISBN 978-0-8493-4205-9.
• "Ballistic Resistance of Body Armor" (PDF). US Department of Justice. NIJ. Retrieved 31 August 2018.
• Osborn, Joseph H. (2014). "understanding and specifying anodizing: what a manufacturer needs to know". OMW Corporation. Archived from the original on 2016–11–20. Retrieved 2018–06–02.
• Higashi GS, Fleming (1989). "Sequential surface chemical reaction limited growth of high quality Al2O3 dielectrics". Appl. Phys. Lett. 55 (19): 1963–65. Bibcode:1989ApPhL..55.1963H. doi:10.1063/1.102337.
• Kim JB; Kwon DR; Chakrabarti K; Lee Chongmu; Oh KY; Lee JH (2002). "Improvement in Al2O3 dielectric behavior by using ozone as an oxidant for the atomic layer deposition technique". J. Appl. Phys. 92 (11): 6739–42. Bibcode:2002JAP….92.6739K. doi:10.1063/1.1515951.
• Kim, Jaebum; Chakrabarti, Kuntal; Lee, Jinho; Oh, Ki-Young; Lee, Chongmu (2003). "Effects of ozone as an oxygen source on the properties of the Al2O3 thin films prepared by atomic layer deposition". Mater Chem Phys. 78 (3): 733–38. doi:10.1016/S0254–0584(02)00375–9.
• Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A. (20 April 2017). "Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown". Scientific Reports. 7 (1): 932. Bibcode:2017NatSR…7..932B. doi:10.1038/s41598-017-01007-9. PMC 5430567. PMID 28428625.
• "GE Innovation Timeline 1957–1970". Archived from the original on 16 February 2009. Retrieved 2009–01–12.
• "DailyMed — JUNEL FE 1/20 — norethindrone acetate and ethinyl estradiol, and ferrous fumarate". dailymed.nlm.nih.gov. Archived from the original on 2017–03–13. Retrieved 2017–03–13.
• V. B. Mikhailik, H. Kraus (2005). "Low-temperature spectroscopic and scintillation characterisation of Ti-doped Al2O3". Nucl. Instr. Phys. Res. A. 546 (3): 523–534. Bibcode:2005NIMPA.546..523M. doi:10.1016/j.nima.2005.02.033.
• Farndon, John (2001). Aluminum. Marshall Cavendish. p. 19. ISBN 9780761409472. Aluminum oxide is also used to make spark plug insulators.
• de Carle, Donald (1969). Practical Watch Repair. N. A. G. Press Ltd. p. 164. ISBN 0719800307.

İstinadlar

1. Aluminium oxide (ing.).
2. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0021.html.